Изменяемый стереобазис бортовой оптоэлектронной системы беспилотных аппаратов: теоретическая модель погрешности определения дальности

Стереофотограмметрические системы беспилотных летательных и наземных аппаратов определяют пространственные координаты объектов пассивно, при малой массе и стоимости. Однако при фиксированном стереобазисе погрешность определения дальности быстро растёт с дальностью. Поэтому рассматривается бортовая оптоэлектронная система, в которой базис изменяется механически по текущей оценке дальности. В литературе уже описаны адаптация базиса к дальности (Fanto, 2012; Nakabo et al., 2005; Sanket et al., 2021), пропорциональная дальности политика его выбора (Nakabo et al., 2005; Sanket et al., 2021), внутренний оптимум базиса при погрешности, растущей с его длиной, и ближняя зона, в которой погрешности взаимного положения камер лишают широкий базис преимущества (Wang, Dong, 2025). В просмотренных источниках не найдено учёта погрешностей подвижной каретки (люфта, рыскания направляющих и его зависимости от направления подхода) ни в самом правиле выбора базиса, ни в сравнении с жёсткой многобазовой схемой.
В работе построена теоретическая модель неопределённости измерения дальности системой с механически перестраиваемым базисом. Модель учитывает погрешность сопоставления изображений и её деградацию с выбросами; ограничения перекрытия полей зрения и диапазона диспаритета; конечную скорость привода и запаздывание контура управления; калибровочный дрейф, остаточный люфт и угловую составляющую каретки. Все соотношения проверены на согласованность размерностей. Как и в известных схемах (Fanto, 2012; Hasegawa et al., 2000; Nakabo et al., 2005), требования перекрытия и диапазона диспаритета задают верхнюю границу базиса, пропорциональную дальности. Показано, что в статическом случае при монотонных критериях пропорциональная политика оптимальна лишь условно, как движение по этой активной границе. Доказанным оптимумом в общем случае она не является: её линейность нарушают, в частности, абсолютная погрешность знания базиса и зависимость сцены от дальности. Выигрыш изменяемого базиса над лучшим фиксированным по диспаритетному члену ограничен отношением максимального базиса к допустимому базису на минимальной дальности. Он исчезает, если весь рабочий диапазон лежит выше дальности насыщения. Поэтому при гипотетических параметрах малого беспилотного летательного аппарата адаптивная полоса ограничена ближней зоной в несколько метров. На высотах аэрофотосъёмки изменяемый базис геометрически не отличается от фиксированного. Получена также аналитическая граница безубыточности по рысканию каретки относительно жёсткой фиксированной пары камер. В правдоподобной области параметров выигрыш изменяемого базиса по рысканию возможен только на дальностях выше этой границы. Требования к каретке и приводу, следующие из модели, в данных тезисах не рассматриваются.
Прогноз сформулирован до моделирования. Критерии его опровержения и план имитационного моделирования методом Монте-Карло зарегистрированы заранее; проверка по этому плану выполнена, её результаты в тезисах не приводятся и будут представлены отдельно. Конструкция, на которую подана заявка на полезную модель, не изготавливалась, и экспериментов не проводилось. Все выводы теоретические, модельно-условные и получены при гипотетических параметрах.